浅议住宅的结构设计

作者:刘 鹏 1 刘海田 时间:2017-04-01 08:47:42  来源:  阅读次数:695次 ]
【摘要】本文阐述了建筑设计中结构构
思的重要性,作者从住宅结构设计中通常
会存在的问题分析入手,对住宅结构设计
中应重点把握的环节进行了详细阐述。
【关键词】建筑设计 ;多层结构 ;结构
设计
引言
结构设计是整个建筑设计中的重要的
环节,。结构设计需要务实,任何一个项目
设计都必须要协调好结构的设计。一幢建
筑物的设计,如果没有经过全盘正确的概
念设计,计算模式再准确、计算再精确、
配筋再合理,也不可能是一个经济、合理
的优秀设计工程。
一、住宅结构设计中存在的问题
在实际设计中我们往往发现,结构设
计师面对开发商含钢量的要求时往往很头
疼,住宅结构设计造价的控制的不理想,
究其原因,主要有以下几方面 :
一是对住宅结构设计重视不足。对于
一项建筑工程,科学、合理、实用的结构
设计将直接决定其工程成本,然而在实际
过程中,开发商往往只过于关注建筑使用
功能性,结构设计并未得到应将有的重视,
从而造成了建筑在设计前期并未结构设计
考虑进去,而只是在后期做局部、片面的
含钢量的控制,这样导致的结果必然是住
宅结构设计合理性不足,消极的态度使其
只能依附于建筑设计,没有统筹兼顾,对
于降低成本大为不利。
二是设计精细化程度不足。众所周知,
要做好设计,必须要花时间仔细推敲,含
钢量的控制往往体现在细节上,需要设计
师做更精细的设计考虑,才能实现含钢量
严格控制的需求。而开发商对设计工期的
紧缩,常使得设计师无暇进行更为精细合
理的设计。若是可能,应当尽量为设计留
出足够的精细化设计的时间,对开发商成
本控制及设计质量都是极有利的保证。
三是对结构设计是否可行、合理分析
不足。有数据显示,对于整体建筑工程费
用占 1% 的结构设计,可对住宅成本的 75%
以上产生影响,这一显著比例无疑说明了
结构设计是何等重要。然而开发商并未给
出应有的重视,仅从一些较为粗浅、宏观
的方面考察设计方案,一面想控制含钢量,
一面又对结构的合理性置若罔闻,看似不
得已的转换层、大跨度等结构形式的使用,
其实在前期均可加以分析处理而得以避免,
这样做不仅加大工程复杂性,更是大大增
加了造价成本。
二、住宅结构设计中应重点把握的环节
在建筑物的方案设计阶段,应重点做
好建筑结构的概念设计的正确把握关,应
针对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念
设计中容易疏忽的,且极为重要的要点 :
(一)对一般多层砌住宅结构,应按《建
筑抗震设计规范》(GBJ11-89)要求做到 :
优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结
构体系 :纵横墙的布置宜均匀对称,沿平
面内宜对齐,沿竖向应上下连续 ;楼梯间
不宜设置在房屋的尽端和转角处 ;不宜采
用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
(二)对钢筋砼多、高层结构住宅,力
求做到:1、结构布置应尽量采用规则结构。
对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割
成各自规则的结构单元,结构布置以少设
缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置
与伸缩缝、沉降缝相统一 ;2、框架与抗震
墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承
担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地
震力 ;3、框剪体系的各抗侧力结构要形成
空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间
楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚
度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整
体性及其与抗震墙的可靠连接。
(三)多层钢结构住宅体系的结构设计
要点。多层住宅钢结构体系一般采用纯框
架体系,与钢筋混凝土框架体系类似,纵、
横方向均为刚接框架,但将梁、柱改为钢
梁和钢柱,且大多采用 H 型截面,其承载
能力及空间刚度均由刚接框架提供,适用
于无法设置支撑的建筑物。由于结构采用
型钢,故其成为施工速度最快的一种结构
形式,采用该种结构体系的钢结构住宅,
柱网分布有大跨度和小开间密柱式两类。
1、应用于住宅的大跨度结构,合理利
用钢结构的受力特点,充分发挥钢材作用,
建筑空间开敞,平面布置灵活,空间可变
性较强,但结构构件尺寸随柱网增大而增
大。受梁柱体系高跨比的限制,随跨度的
增大,结构钢梁的高度也随之增大,通常
结构钢梁高跨比为 1 :(15~20)。从结构受
力分析的合理性和经济性两方面考虑,用
于住宅的大跨度钢结构柱网以 6.0~7.2m 为
宜。此时结构梁高约 300~500mm,按层高
2.8m 考虑,立面开窗高度能达 1.4m 以上,
基本满足住宅规范要求。
2、当建筑设计方案为每一开间均设有
柱时,可采用小开间密柱式布置,一般柱
距为 3~5m,此结构类型因跨度小,梁、柱
断面都相对减小,在立面开窗、开门上有
较大自由度,由于跨度小,结构梁柱断面
和相应的楼板厚度均减小,可减小结构自
重,是较为经济的方法。但住宅空间布局
受限制较大,难以形成开敞的大空间,建
筑空间的可变性仍较弱。
(四)设计中基础处理要明确的重点
当土层有较大起伏时,应使用同一建
筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考
虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而
言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用
长桩的方案,但对于软土层覆盖层厚度较
大的楼盘,一般都需要经过地基处理的方
式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的
软土地基处理方式类型较多,但在选择地
基处理方案前,必须认真研究上部结构和
地基两方面的特点及环境情况,并根据工
程设计要求,确定地基处理范围和处理后
要求达到的技术指标,以及各种处理方面
的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟
程度及施工单位的经验,进行多方案比较,
最终选定安全实用、经济合理的处理方案。
地基经处理后,还必须满足规范所规定的
强度和变形要求。
三、从结构计算和构造上应满足的规
范要求
(一)从结构计算角度,看结构计算应
注意的问题 :
1、避免荷载计算的错误。诸如漏算或
少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料
与实际计算不符,基础底板上多算或少算
土重。
2、底框砌体结构验算时就应注意 :①
底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层
结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,
应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层
地震剪力乘以 1.2-1.5 的增大系数。②底层
框架混合结构的剪力分配不能简单地按框
架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有
底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,
抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承
担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震
墙折减到弹性刚度的 20%-30%。③应考虑
底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引
起的附加轴力。
3、避免楼板计算中不正确方法。①连
续板计算不能简单地用单向板计算方法代
替。②双向板查表计算时,不能忽略材料
泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进
行调整,将使计算值偏小。
4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗
评价。目前结构计算大多采用结构设计计
算程序进行计算,如何对计算结果进行分
析、评价,是一个非常重要的方面。必须
根据工程设计的经验对计算结果进行分析、
判断,根据其正确与否,决定能否作为施
工图设计的依据。
(二)从构造角度看应注意的问题 :
1、注意构件最大配筋率和最小配筋率
的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建
筑结构在地震发生时具有一定的延性,又
必须满足最小配筋的要求。
2、严格按照规范要求,保证钢筋在各
个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,
材料选用也必须满足强度要求。
3、为了防止屋面温度应力引起的墙体
开裂,必须采取有效的通风融热措施。
4、按抗震构造要求设置的构造柱,应
在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至
女儿墙压顶,下至浅于 500 毫米基础圈梁,
或伸入室外地面以下 500 毫米,构造柱与
圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要
求。
四、结束语
综上所述,通过分析可以加强结构设
计人员对常见结构设计理解,提高结构设
计能力,使住宅的结构设计工作做行更安
全、更合理。

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